2021版高考物理教科版大一轮复习基础自查学案：5.4　功能关系　能量守恒定律

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第4讲　功能关系　能量守恒定律

必备知识

一、功能关系

1.功是能量转化的量度,即做了多少功就有多少能量发生了转化。

2.做功的过程一定伴随着能量的转化,而且能量的转化必须通过做功来实现。

3.各种力做功对应的能量变化:

如图所示为一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形,则水的势能变大。

二、能量守恒定律

1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。

2.适用范围:能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律。

3.表达式:

(1)E初=E末,初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。

(2)ΔE增=ΔE减,增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量。

基础小题

1.判断下列题目的正误。

(1)能量转化是通过做功来实现的。 (　　)

(2)力对物体做了多少功,物体就有多少能。 (　　)

(3)力对物体做正功,物体的总能量一定增加。 (　　)

(4)能量在转化或转移的过程中,其总量会不断减少。 (　　)

(5)能量在转化和转移的过程中总量保持不变,因此能源取之必尽,用之不竭,故无需节约能源。              (　　)

(6)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能减少。 (　　)

提示:(1)√。做功的过程就是物体能量转化的过程,能量转化是通过做功来实现的。

(2)×。功是能量转化的量度。

(3)×。在真空中自由下落的小球,重力做正功,但小球的机械能保持不变。

(4)×。能量在转化或转移的过程中,其总量保持不变。

(5)×。能量的转化和转移具有方向性,会产生能量耗散,且现在可利用的能源有限,故需节约能源。

(6)√。滑动摩擦力做功会引起机械能向内能转化。

2.足够长的传送带以速度 v 匀速转动,一质量为 m 的小物体 A 由静止轻放于传送带上,若小物体与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示,当物体与传送带相对静止时,转化为内能的能量为              (　　)

A.mv2   B.2mv2

C.mv2   D.mv2

【解析】选D。物体A被放于传送带上即做匀加速直线运动,加速度a==μg,匀加速过程前进的距离x1==,该时间内传送带前进的距离x2=vt=v·=,所以物体相对传送带滑动距离Δx=x2-x1=,故产生的内能Q=μmg·Δx =μmg·=mv2,D正确,A、B、C错误。

3.滑雪运动员在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1 900 J,他克服阻力做功100 J。他在此过程中

 (　　)

A.动能增加了1 900 J

B.动能增加了2 000 J

C.重力势能减小了1 900 J

D.重力势能减小了2 000 J

【解析】选C。根据动能定理,物体动能的增量等于物体所受所有力做功的代数和,即增加的动能为ΔEk=WG+Wf=1 900 J-100 J=1 800 J,A、B项错误;重力做功与重力势能改变量的关系为WG=-ΔEp,即重力势能减少了1 900 J,C项正确,D项错误。

4.(多选)如图所示,一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端,上端连接一带正电的光滑滑块P,滑块所处的空间存在着沿斜面向上的匀强电场,滑块平衡时,弹簧恰好处于原长状态。现给滑块一沿斜面向下的初速度,滑块最低能运动到M点,在滑块从开始运动至到达最低点M的过程中,以下说法正确的是              (　　)

A.滑块机械能的减少量等于滑块克服电场力所做的功

B.滑块电势能的增加量等于滑块重力势能的减少量

C.弹簧弹性势能的增加量等于滑块动能的减少量

D.滑块动能的变化量等于电场力和重力做功的代数和

【解析】选B、C。滑块平衡时,有Eq=mgsinθ,滑块运动到M点,电场力Eq 和重力mg做功的绝对值相等,选项B正确,A错误;由动能定理得Wmg+WEq+Wkx=-mv2,而Wmg+WEq=0,故弹簧对滑块做的功等于滑块动能的改变量,选项C正确,D错误。

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